面向新时代高质量人才培养的传热学课程教学改革实践探析论文

2025-03-18 13:54:00 来源: 作者:xuling
摘要:在新时代高质量人才培养的大背景下,传热学课程教学改革势在必行。传热技术是诸多行业和领域的核心技术之一,随着科技的日新月异,传热学课程面临一些亟待解决的难题,包括知识—能力—思想政治素质的有机融通,前沿性和时代性知识点的科学融入,知识进阶能力的提升等。
摘要:在新时代高质量人才培养的大背景下,传热学课程教学改革势在必行。传热技术是诸多行业和领域的核心技术之一,随着科技的日新月异,传热学课程面临一些亟待解决的难题,包括知识—能力—思想政治素质的有机融通,前沿性和时代性知识点的科学融入,知识进阶能力的提升等。为解决上述难题,探索性地提出一些课程教学改革的措施和方法,使学生不仅强化对传热技术基本原理的掌握,而且实现知识、能力、思想政治素质的协同提升,同时推动传热学课程教学改革,为高质量人才供给提供有力支撑。
关键词:传热学;人才培养;课程教学改革
一、传热学课程教学改革中面对的难题
在新时代人才培养大背景下,技术革新与产业变革深刻地改变并影响了我们的生产生活方式。传热技术作为诸多行业和领域的核心技术之一,可以说是这场变革的先锋[1-2]。新技术的持续问世,为传热学课程与教学改革带来了新挑战与新机遇[3-5]。授课时既要保留传统教学内容与模式中的宝贵经验,更要紧随时代的浪潮,与时俱进,因时因地进行合理的调整和改革,为传热领域高质量人才储备和供给提供强力保障。目前,传热学课程与教学改革需重点解决三个难题。
第一,实现知识、能力、思想政治三者有机融通,培养学生解决传热工程与技术领域复杂问题的综合能力和高阶思维。近几年,我国传热相关领域飞速发展,技术日新月异,行业的迅猛发展对人才的综合能力提出了更高的要求。在课程教学中,以知识目标、能力目标和思政目标为引领,实现三者有机融通,全方位提升学生综合能力,成为传热学课程与教学改革的重点之一。
第二,科学融入传热工程与技术领域的前沿性和时代性知识点,达成兼具探究性和个性化的教学效果。伴随传热工程与技术的发展,传热学教学大纲也应进行动态调整和完善,教学内容应因时因地因学生而不断更新和扩充,将传热学专业知识和传热工程深度融合,使课程案例紧跟传热技术发展的时代前沿,充分调动学生自主学习的兴趣。更为重要的一点是,强化案例中思政元素的提炼,以提高学生的思想政治素质。
第三,合理拔高传热学课程内容的难度,实现教学相长。传热学课程综合性强,其核心内容为导热、对流传热、辐射传热原理,体量较大、难度较大,公式推导较多。在学生扎实掌握传热学知识的基础上,教师可引导学生向知识点难度高峰攀登,不断提升综合学习能力,这是另一改革重点。
为了解决上述难题,传热学课程需要进行系统性改革,包括补充最新应用案例、强化学科交叉、加强项目案例探究、注重课外平台延伸等多方面的措施,以久久为功的韧劲,为新时代高质量人才供给持续发力。
二、传热学课程改革措施
面对新时代高质量人才培养的紧迫需求,传热学课程要科学设置课程目标,明确知识目标、能力目标与思政目标,进而在教学理念创新上持续发力、与时俱进,动态更新课程教学内容,多维度提升学生在理论学习、实际应用等方面的能力。
(一)科学设置课程目标
传热学课程目标需统筹考虑知识目标、能力目标和思政目标三个方面,通过科学设置,实现三者融通。知识目标是航船,能力目标是舟楫,思政目标是风帆。教师作为掌舵者,要在课堂教学、课后作业、期末考核等各环节中贯通三个目标,实现一体化领航。
知识目标为掌握传热学的基本概念,掌握导热、对流传热、辐射传热的基本原理,了解传热学的发展动态和前沿技术;能力目标为结合工程应用实例,针对其中的传热问题,培养学生发现问题、分析问题及解决问题的能力;思政目标为面向国家能源安全战略,根据我国传热工程及技术发展现状,在教学环节中融入课程思政案例,引导学生树立以学报国的初心,坚定文化自信,提升民族责任感与历史使命感,为强国建设和民族复兴不懈奋斗。三个目标的确立,使学生在学习过程中明晰方向,有的放矢,既要在基础知识上苦下功夫,又要懂得举一反三,提升解决问题的能力,更要不断强化思政素质。
(二)探索课程教学理念创新
第一,传热学课程的教学理念应当以实际应用为导向,以生动案例帮助学生提升学以致用的能力。传热技术在工业、建筑、交通、环保等众多领域均有广泛的应用,如空调制冷、航天飞机热防护、芯片散热、手机散热等方面。因此,在准备课堂教学时,教师应注重强化对实际应用案例的收集和整理,面向实际需求,培养学生理论联系实际的综合能力。
教学案例分析:在核反应堆运行过程中,散热是重中之重。当核反应堆正常运行时,反应堆中的热量主要经过蒸汽发生器传给二回路。核反应堆停止运行时,如果堆芯的热量不能及时输出,很可能造成堆芯烧毁。我国的“核电名片”华龙一号采用了能动与非能动相结合的创新安全设计,巧妙地解决了这一难题。教师通过讲授华龙一号核反应堆散热原理,使学生了解传热技术在工程领域的重要应用。此外,手机微泵液冷散热手机壳基于液体冷却技术,通过内置微泵将手机运行中的热量带走。教师通过讲解手机壳的内部构造及散热原理,使学生充分感知传热学在日常生活中的应用,从而激发其对实际应用中传热问题的思考。
第二,传热学课程应当注重学生思政素质的提升。在我国的发展历程中,传热学领域相关从业者为祖国建设作出了突出贡献,留下了许多可歌可泣的事迹。教师应精选案例故事,用于课堂教学,帮助学生强化以学报国的理想信念。同时,我国传统文化源远流长,底蕴深厚,具有丰富的思政元素。教师以古诗词、农谚、歇后语、古文等为切入点来实施教学,可以提高学生接受度,同时增强文化自信。
教学案例分析:神舟飞船在进入大气的时候速度高达7.8千米每秒,飞船表面和大气层会发生异常强烈的摩擦作用,使得飞船表面的温度超过2000℃。为了保护神舟飞船里的航天员,飞船内部温度不能超过30℃,因此,高效热防护材料必不可少。教师通过讲授热防护材料的构成、性质和隔热原理,不仅能使学生掌握隔热技术在航天领域的应用,而且能使其感受航天工作者一丝不苟的作风和一心为国的信念,激发其内心的民族荣誉感。在讲解肋片导热问题时,教师可引入杜甫名句“安得广厦千万间,大庇天下寒士俱欢颜”,引导学生展开合理想象——如果那时有暖气房,心系苍生的杜甫也会盼望“天下寒士”都有暖气房可住。暖气供暖是典型的肋片导热过程。因此,先导入古诗词,再过渡到对肋片导热问题的研究,可以生动的案例调动学生对于公式推导的兴趣。
第三,传热学课程应当引导学生的知识进阶。在日常生活中,存在许多传热学问题。在教学过程中,教师可通过启发式讲授,合理拔高知识点难度,着重提升学生针对典型传热问题建立相应数学模型并进行计算和求解的能力,激发学生的创新思维,强化其解决问题的本领。
教学案例分析:毛肚在火锅中煮得太久会影响口感,那广为流传的“七上八下”涮法是否合理?若采用传热学原理分析这一过程,应该采取怎样的数学描述?民间智慧与数理方程是否高度契合?这是以传统美食火锅为窗口,启发学生发散思维,解决毛肚成熟过程的传热问题。毛肚下锅,本质上可简化为一块无限大平板的非稳态传热问题,写出其对应的导热微分方程式及初始条件和边界条件,采用分离变量法、线性方程解的叠加原理等方法求解偏微分方程,便能得到毛肚内部和外部的温度变化曲线。教师通过案例讲解,可使学生了解火锅及毛肚火锅的起源,感受中华美食文化的博大精深。根据案例讨论,学生可理解实际传热问题应采用哪些对应的数理方程描述、初始条件及边界条件的给定过程。此外,该案例能够激发学生对于传热领域相关问题的研究兴趣,使其体会中华美食蕴藏的民间智慧,增强学以致用、致知力行的信念。
由此可知,传热学课程与教学改革的创新理念主要涵盖三方面内涵。第一,“将科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略摆在一起,将教育、科技、人才整合到一起进行系统谋划”[6],多维筑造学生创新理念和向善意识。在我国能源发展战略背景下,社会对传热领域专业技术人才的需求与日俱增。教师要以传热基本原理为核心,重点阐述传热技术发展过程中的专业理论,助力专业拔尖创新人才培养。第二,理论学习和思政育人双擎驱动,充分挖掘传热领域好故事,协同提升学生学习兴趣和教学效果。教师将理论学习和思政教育相结合,结合课堂教学内容引入传热技术发展最新案例,以传统文化为切入点,可以提升学生对学科的认同感,培养学生以学报国的家国情怀,增强学生的文化自信。第三,基础理论和科学研究两翼齐飞,合理融入传热技术新成果,稳步强化学生的基本技能和综合能力。教师要着眼于传热技术发展前沿、行业发展需求,从实际工业中提炼专业问题,提升学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,培养学生勇攀科学高峰的探索精神。
面对新时代高质量人才培养需求,传热学课程可围绕以上教学理念开展,培养学生的理论联系实际能力、知识进阶能力和思想政治素质,使学生全面成长为复合型拔尖创新人才,满足高质量人才供给需求。
(三)动态更新课程教学内容
为保证学生适应时代发展需求,传热学课程内容应因时因地进行调整,紧跟时代前沿,在夯实传热学基本原理和应用技术的基础上,着力在四个方面持续深耕细作,以实现高质量人才扎实供给。
一是补充最新应用案例。授课教师不断加强自身建设,课下广泛涉猎最新的传热学技术、应用案例以及行业发展动态,将相关素材整理成线上资源,通过雨课堂、学习通等平台,及时分享给学生,实现延伸内容和教科书的有效互补,实现基础知识和前沿技术的高效融通,强化学生对学科前沿动态的学术敏锐度,不断培养创新思维。
二是强化学科交叉。传热技术广泛应用于能源、生物、化工、环保等领域。因此,教师教学应当强化学科交叉,通过多学科交叉,融通传热技术在多学科领域的应用,深化学生对传热学核心知识点的领悟和掌握。
三是加强项目案例探究。教师在讲授传热知识的基础上,可结合科研项目以及工程项目,设计项目案例探究环节,实现科研反哺教学。案例探究不仅能够加强专业知识同实际应用的结合,而且能够提升学生解决实际问题的综合能力。
四是注重课外平台延伸。教师可依托全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、大学生创新创业项目等平台,指导学生参加学科竞赛。学生通过对竞赛环节的打磨,可以对课堂所学融会贯通,巩固专业知识,提升动手实践能力,开阔学术与科研视野。
综上所述,在新时代高质量人才培养的大背景下,传热学课程应与时俱进,进行合理的课程教学改革。教师应通过科学设定教学目标、能力目标、思政目标,合理创新教育理念、教学内容、教学方式,在课程与教学改革中做好补充最新应用案例、注重学科交叉、加强项目案例探究、注重课外平台延伸等方面的工作,协同提升学生的知识水平、能力和思政素质。这些改革举措的探索能够为学生日后的成长和发展打下坚实的基础,为传热技术的发展持续输出复合型人才,为新时代高质量人才培养提供新活力。传热学课程与教学的改革需要兼容并包、精益求精、不断反思,以静得下心、沉得住气、扛得起责的干劲,为强国建设和民族复兴汇聚时代洪流之力。
参考文献:
[1]李昭莹,杨启容.新工科背景下“传热学”教学改革探究[J].中国电力教育,2024(2):81-82.
[2]谢果,徐永,陈云良,等.“双碳”背景下面向新能源传热学的启发式教学模式探究[J].高教学刊,2022(20):140-143.
[3]杨婷.传统专业改造背景下传热学课程的教学改革与实践[J].创新创业理论研究与实践,2024(11):39-41.
[4]班擎宇,伊伯乐,张恒,等.工程教育专业认证背景下混合式教学模式改革探索:以消防工程专业工程热力学与传热学课程为例[J].大学教育,2024(11):68-72.
[5]刘鹤,刘勇,王燕令,等.“传热学”课程思政建设探索与实践[J].教育教学论坛,2023(41):89-92.
[6]方可.担教育强国使命强基固本谋大局[EB/OL].(2023-06-20)[2024-08-13].
